Oxygène – Propriétés – Prix – Applications – Production

À propos de l’Oxygène

L’oxygène est un gaz réactif incolore et inodore, l’élément chimique de numéro atomique 8 et le composant vital de l’air. C’est un membre du groupe chalcogène du tableau périodique, un non-métal hautement réactif et un agent oxydant qui forme facilement des oxydes avec la plupart des éléments ainsi qu’avec d’autres composés. En masse, l’oxygène est le troisième élément le plus abondant dans l’univers, après l’hydrogène et l’hélium.

Résumé

Élément	Oxygène
Numéro atomique	8
Catégorie d’élément	Pas de métal
Phase à STP	Gaz
Densité	0,00143g/cm3
Résistance à la traction ultime	N / A
Limite d’élasticité	N / A
Module de Young	N / A
Échelle de Mohs	N / A
Dureté Brinell	N / A
Dureté Vickers	N / A
Point de fusion	-218,4°C
Point d’ébullition	-183°C
Conductivité thermique	0,02674 W/mK
Coefficient de dilatation thermique	N / A
Chaleur spécifique	0,92 J/g·K
Température de fusion	(O2) 0,444 kJ/mol
Chaleur de vaporisation	(O2) 6,82 kJ/mol
Résistivité électrique [nanoohmmètre]	N / A
Susceptibilité magnétique	+ 3,4e-3 cm^3/mol

Applications de l’Oxygène

Les utilisations courantes de l’oxygène comprennent la production d’acier, de plastiques et de textiles, le brasage, le soudage et le découpage d’aciers et d’autres métaux, le propulseur de fusée, l’oxygénothérapie et les systèmes de survie dans les avions, les sous-marins, les vols spatiaux et la plongée. La fusion du minerai de fer en acier consomme 55 % de l’oxygène produit commercialement. Dans ce processus, l’oxygène est injecté à travers une lance à haute pression dans le fer fondu, qui élimine les impuretés de soufre et l’excès de carbone sous forme d’oxydes respectifs, de dioxyde de soufre et de dioxyde de carbone. L’absorption d’oxygène de l’air est le but essentiel de la respiration, c’est pourquoi la supplémentation en oxygène est utilisée en médecine. Le traitement augmente non seulement les niveaux d’oxygène dans le sang du patient, mais a pour effet secondaire de diminuer la résistance au flux sanguin dans de nombreux types de poumons malades, ce qui soulage la charge de travail sur le cœur.

 

 

Production et prix de l’Oxygène

Les prix des matières premières changent quotidiennement. Ils dépendent principalement de l’offre, de la demande et des prix de l’énergie. En 2019, les prix de l’Oxygène pur se situaient autour de 3 $/kg.

Chaque année, cent millions de tonnes d’oxygène sont extraites de l’air à des fins industrielles par deux méthodes principales. La méthode la plus courante est la distillation fractionnée de l’air liquéfié, l’azote distillant sous forme de vapeur tandis que l’oxygène reste sous forme liquide. L’autre méthode principale de production d’oxygène consiste à faire passer un flux d’air propre et sec à travers un lit d’une paire de tamis moléculaires zéolitiques identiques, qui absorbe l’azote et délivre un flux gazeux contenant 90 % à 93 % d’oxygène.

Source : www.luciteria.com

Propriétés mécaniques de l’Oxygène

Force de l’Oxygène

En mécanique des matériaux, la résistance d’un matériau est sa capacité à supporter une charge appliquée sans rupture ni déformation plastique. La résistance des matériaux considère essentiellement la relation entre les charges externes appliquées à un matériau et la déformation ou la modification des dimensions du matériau qui en résulte. Lors de la conception de structures et de machines, il est important de tenir compte de ces facteurs, afin que le matériau sélectionné ait une résistance suffisante pour résister aux charges ou forces appliquées et conserver sa forme d’origine. La résistance d’un matériau est sa capacité à supporter cette charge appliquée sans défaillance ni déformation plastique.

Pour la contrainte de traction, la capacité d’un matériau ou d’une structure à supporter des charges tendant à s’allonger est appelée résistance ultime à la traction (UTS). La limite d’élasticité ou la limite d’élasticité est la propriété du matériau définie comme la contrainte à laquelle un matériau commence à se déformer plastiquement, tandis que la limite d’élasticité est le point où la déformation non linéaire (élastique + plastique) commence.

Voir aussi: Résistance des matériaux

Résistance à la traction ultime de l’Oxygène

La résistance à la traction ultime de l’oxygène est N/A.

Limite d’élasticité de l’Oxygène

La limite d’élasticité de l’oxygène  est N/A.

Module de Young de l’Oxygène

Le module de Young de l’oxygène est N/A.

Dureté de l’Oxygène

En science des matériaux, la dureté est la capacité à résister à  l’indentation de surface (déformation plastique localisée) et  aux rayures. Le test de dureté Brinell est l’un des tests de dureté par indentation, qui a été développé pour les tests de dureté. Dans les tests Brinell, un pénétrateur sphérique dur  est forcé sous une charge spécifique dans la surface du métal à tester.

La dureté Brinell de l’oxygène est d’environ N/A.

La méthode d’essai de dureté Vickers a été développée par Robert L. Smith et George E. Sandland chez Vickers Ltd comme alternative à la méthode Brinell pour mesurer la dureté des matériaux. La méthode d’essai de dureté Vickers peut également être utilisée comme méthode d’essai de microdureté , qui est principalement utilisée pour les petites pièces, les sections minces ou les travaux en profondeur.

La dureté Vickers de l’oxygène est d’environ N/A.

La dureté à la rayure est la mesure de la résistance d’un échantillon à la déformation plastique permanente due au frottement d’un objet pointu. L’échelle la plus courante pour ce test qualitatif est l’échelle de Mohs, qui est utilisée en minéralogie. L’ échelle de Mohs de dureté minérale est basée sur la capacité d’un échantillon naturel de minéral à rayer visiblement un autre minéral.

L’oxygène a une dureté d’environ N/A.

Voir aussi: Dureté des matériaux

Oxygène – Structure cristalline

Une structure cristalline possible de l’ oxygène est la structure cubique.

Dans les métaux et dans de nombreux autres solides, les atomes sont disposés en réseaux réguliers appelés cristaux. Un réseau cristallin est un motif répétitif de points mathématiques qui s’étend dans tout l’espace. Les forces de la liaison chimique provoquent cette répétition. C’est ce motif répété qui contrôle les propriétés telles que la résistance, la ductilité, la densité, la conductivité (propriété de conduire ou de transmettre la chaleur, l’électricité, etc.) et la forme. Il existe 14 types généraux de ces modèles connus sous le nom de réseaux de Bravais.

Voir aussi: Structure cristalline des matériaux

Structure cristalline de l’Oxygène

Propriétés thermiques de l’Oxygène

Oxygène – Point de fusion et point d’ébullition

Le point de fusion de l’oxygène est de -218,4°C.

Le point d’ébullition de l’oxygène est de -183°C.

Notez que ces points sont associés à la pression atmosphérique standard.

Oxygène – Conductivité thermique

La conductivité thermique de l’ oxygène est de 0,02674 W/(m·K).

Les caractéristiques de transfert de chaleur d’un matériau solide sont mesurées par une propriété appelée la  conductivité thermique, k (ou λ), mesurée en W/mK. C’est une mesure de la capacité d’une substance à transférer de la chaleur à travers un matériau par conduction. Notez que la loi de Fourier s’applique à toute matière, quel que soit son état (solide, liquide ou gazeux), par conséquent, elle est également définie pour les liquides et les gaz.

Coefficient de dilatation thermique de l’Oxygène

Le coefficient de dilatation thermique linéaire de l’ oxygène est — µm/(m·K)

La dilatation thermique est généralement la tendance de la matière à changer ses dimensions en réponse à un changement de température. Il est généralement exprimé sous la forme d’un changement fractionnaire de longueur ou de volume par unité de changement de température.

Oxygène – Chaleur spécifique, chaleur latente de fusion, chaleur latente de vaporisation

La chaleur spécifique de l’oxygène est de 0,92 J/g K.

La capacité calorifique est une propriété extensive de la matière, c’est-à-dire qu’elle est proportionnelle à la taille du système. La capacité thermique C a l’unité d’énergie par degré ou d’énergie par kelvin. Lors de l’expression du même phénomène en tant que propriété intensive, la capacité thermique est divisée par la quantité de substance, de masse ou de volume, ainsi la quantité est indépendante de la taille ou de l’étendue de l’échantillon.

La chaleur latente de fusion de l’oxygène est de (O2) 0,444 kJ/mol.

La chaleur latente de vaporisation de l’oxygène est de (O2) 6,82 kJ/mol.

La chaleur latente est la quantité de chaleur ajoutée ou retirée d’une substance pour produire un changement de phase. Cette énergie décompose les forces attractives intermoléculaires, et doit également fournir l’énergie nécessaire pour dilater le gaz (le pΔV travail). Lorsque la chaleur latente est ajoutée, aucun changement de température ne se produit. L’enthalpie de vaporisation est fonction de la pression à laquelle cette transformation a lieu.

Oxygène – Résistivité électrique – Susceptibilité magnétique

La propriété électrique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ électrique appliqué. L’une des principales caractéristiques des matériaux est leur capacité (ou leur incapacité) à conduire le courant électrique. En effet, les matériaux sont classés selon cette propriété, c’est-à-dire qu’ils sont divisés en conducteurs, semi-conducteurs et non-conducteurs.

Voir aussi: Propriétés électriques

La propriété magnétique fait référence à la réponse d’un matériau à un champ magnétique appliqué. Les propriétés magnétiques macroscopiques d’un matériau sont une conséquence des interactions entre un champ magnétique extérieur et les moments dipolaires magnétiques des atomes qui le constituent. Différents matériaux réagissent différemment à l’application du champ magnétique.

Voir aussi: Propriétés magnétiques

Résistivité électrique de l’Oxygène

La résistivité électrique de l’oxygène est de – nΩ⋅m.

La conductivité électrique et son inverse, la résistivité électrique, est une propriété fondamentale d’un matériau qui quantifie la manière dont l’oxygène conduit le flux de courant électrique. La conductivité électrique ou conductance spécifique est l’inverse de la résistivité électrique.

Susceptibilité magnétique de l’Oxygène

La susceptibilité magnétique de l’oxygène est de +3,4e-3 cm^3/mol.

En électromagnétisme, la susceptibilité magnétique est la mesure de l’aimantation d’une substance. La susceptibilité magnétique est un facteur de proportionnalité sans dimension qui indique le degré d’aimantation de l’oxygène en réponse à un champ magnétique appliqué.